Department of Science and Technology Institutionen för teknik och naturvetenskap
Linköpings Universitet Linköpings Universitet
LITH-ITN-EX—02/253--SE
Brandskydd av stålprofiler – en
jämförelse av kostnader för
olika metoder att brandskydda
stålpelare.
Fireprotection of steel sections –
a comparison of costs for
different methods to protect
steelcolumns from fire.
Anna Holmgren
Brandskydd av stålprofiler – en
jämförelse av kostnader för
olika metoder att brandskydda
stålpelare.
Fireprotection of steel sections –
a comparison of costs for
different methods to protect
steelcolumns from fire.
Examensarbete utfört i konstruktion
vid Linköpings Tekniska Högskola, Campus Norrköping
Anna Holmgren
Handledare: Ulf Ingvarsson
Examinator: Anders Johansson
Rapporttyp Report category Licentiatavhandling X Examensarbete C-uppsats D-uppsats Övrig rapport _ ________________ Språk Language X Svenska/Swedish Engelska/English _ ________________ Titel Title
Brandskydd av stålprofiler – en jämförelse av kostnader för olika metoder att brandskydda stålpelare.
Fireprotection of steel sections – a comparison of costs for different methods to protect steelcolunmns from fire.
Författare
Author Anna Holmgren
Sammanfattning
Denna rapport är resultatet av en studie kring kostnader för brandskydd av stålprofiler. Rapporten inleds med en beskrivning av problemet – att hitta den ekonomiskt bästa lösningen för brandskydd av stålpelare i en konstruktion med specificerad brandklass. Därefter följer en allmän del om brandskydd och en övergripande redogörelse för gällande lagar och föreskrifter som har betydelse för brandskyddsdimensioneringen. De laster och förutsättningar som ligger till grund för valet av pelardimensioner beskrivs och valda dimensioner redovisas i tabell. Därefter följer en beskrivning av de brandskyddsmaterial som studerats: inklädnad med gips-, fibersilikat-, och stenullsskivor samt brandskyddsmålning. I resultatet ingår en sammanställning i tabellform. Till rapporten hör ett antal bilagor med materialspecifika tabeller samt resultat från gjorda datorberäkningar.
Abstract
This report is the result of a study on costs for fire protection of steel sections. The report starts with a description of the problem – to find the most economic way to protect a steel column in a construktion with a specified fire classification. After this follows a general part about fire protection and then a comprehensive account of valid laws and regulations of importence for the dimensioning of the fire protect. Loads and other conditions that underlies the choice of column dimensions is described and chosen dimensions are shown in a table. Then follows a description of the materials for fire protection which is concidered: cladding with plaster-, fibre silicate-, and stone wool XXX and XXXpaint. The result includes a compilation table. To the report comes a number of appendix with specific material tables and results from the computer calculations.
ISBN
_____________________________________________________ ISRN LITH-ITN-EX--02/253--SE
_________________________________________________________________
Serietitel och serienummer ISSN
Title of series, numbering ___________________________________
Nyckelord
Keyword
Brandisolering, stålpelare
2002-05-31
URL för elektronisk version
Institutionen för teknik och naturvetenskap Department of Science and Technology
I min utbildning till Byggnadsingenjör 120 poäng på Linköpings Tekniska Högskola Campus Norrköping ingår ett tio poängs examensarbete. Detta har genomförts under våren 2002 på J&W Byggprojektering i Linköping.
Jag vill rikta ett stort tack till handledare Ulf Ingvarsson, som hjälpt mig att hitta startlitteratur för arbetet och svarat på både stora och små frågor och kommit med nyttiga synpunkter för rapporten. Även övrig personal på kontoret har varit till hjälp. Tack till er alla! Då en stor del av arbetet inneburit att ta reda på kostnader för olika material och metoder finns många som varit inblandade i arbetet och är värda beröm. Den som fått stå ut med flest telefonsamtal under arbetets gång är Magnus Ferm, Wikells Byggberäkningar, Växjö, som ska ha stort tack för all hjälp med att hitta rätt uppgifter i Sektionsfakta. Tack också till examinator Anders Johansson för synpunkter och tips för upplägget av rapporten.
Denna rapport är resultatet av en studie kring kostnader för Brandskydd av stålprofiler. Arbetet har genomförts på J&W Byggprojektering i Linköping.
Rapporten inleds med en beskrivning av problemet - att hitta den ekonomiskt bästa lösningen för brandskydd av stålpelare i en konstruktion med specificerad brandklass. De pelarprofiler som betraktats är HEA, HEB, samt VKR med tunt respektive tjockt gods. Sedan följer en allmän del om brandskydd och därpå en övergripande redogörelse för gällande lagar och föreskrifter som ligger till grund för brandskyddsdimensioneringen. Därefter följer en beskrivning av den pelare, med belastningar och övriga förutsättningar, som ligger till grund för valet av pelardimensioner i rapporten. Valda pelardimensioner redovisas i tabell och efter detta följer en beskrivning av de brandskyddsmaterial som betraktats: inklädnad med gips-, fibersilikat- och stenullsskivor samt målning. Sist i rapporten redovisas resultatet inklusive en sammanställning i tabellform. Till rapporten hör även ett antal bilagor med materialspecifika tabeller samt resultatet från datorberäkningarna.
This report is the result of a study about costs for fire protection of steel sections. The work has been carried out at J&W Byggprojektering in Linköping.
The report begins with a description of the problem – to find the most economic way to protect a steel column in a construction with a specified fire classification. The column sections to consider is HEA, HEB and VKR with thin and thick goods. After this follows a general part about fire protection and then a comprehensive account of valid laws and regulations that underlies the dimensioning of the fire protect. Then follows a description of the column with loads and other conditions. Column dimensions are shown in a table and after this a description of the fire protection materials which is considered: cladding with plaster-, fibersilicate- and stone wool and fire-resistent paint. At the end of the report the result is shown including a compilation table. To the report comes a number of appendix with specific material tables and results from the computer calculations.
1.1 Bakgrund...1
1.2 Syfte...1
1.3 Metod...1
1.4 Avgränsningar...2
2 Brandskydd...3
3 Lagar och föreskrifter ...3
3.1 Brandskyddsdokumentation ...4
3.2 Brandteknisk klassindelning...4
3.3 Utrymningsmöjligheter...5
3.4 Avvikelse från kravnivå...5
3.5 Föreskrifter angående bärförmåga vid brand...6
4 Pelardimensionering ...8 4.1 Beräkningsförutsättningar...8 4.2 Förutsättningar för datorberäkningar...8 4.3 Laster ...8 4.4 Valda pelardimensioner...9 5 Brandskyddsmetoder ...10 5.1 Typgodkännande...11 5.2 Bestämning avisolertjocklek...11
5.3 Målning som brandskydd ...11
5.4 Inklädnad med gips...12
5.5 Inklädnad med fibersilikatskiva...12
5.6 Inklädnad med stenull...13
6 Resultat/Slutsats...14
Referenser...17
Tryckta referenser...17
Elektroniska referenser ...17
Muntliga referenser...18
Tabeller och figurer Tabell 4.1 Pelarens dimensionerande last i brottgräns och brandlastfall...9
Tabell 4.2 Pelarens bärförmåga och utnyttjandegrad i resp. lastfall och tvärsnitt...9
Tabell 6.1 Sammanställning lägsta brandskyddskostnad. ...14
Tabell 6.2 Sammanställning lägsta brandskyddskostnad med hårda material. ...14
Figur 5:1 Stålpelare inbyggd i vägg...10
Figur 5:2 Samverkansbjälklag ...10
Figur 5:3 Samverkanspelare, stål och betong...10
Figur 5:4 Profilfaktor F/A...11
Figur 5:5 Montering av gipsskivor på rörprofil...12
Figur 5:6 Montering av gipsskivor på H-profil ...12
1 Inledning
1.1 Bakgrund
J&W är ett konsultföretag med affärsområdena Arkitektur och Design, Byggprojektering, Energi och Miljö, Management, Samhällsbyggnad samt Systems. På J&W Byggprojektering i Linköping arbetar nio konstruktörer med projektering av byggnader. I deras arbete ingår även att hitta lösningar för en byggnads fysiska brandskydd.
Så här skriver Håkan Lantz, J&W Byggprojektering, Luleå, i J&W:s interntidning Hus-Notiser nr 2/98 om vad brandskyddsprojektering innebär för konstruktörerna i företaget:
”Brandskyddsprojektering innebär att vi är med och utformar brandskyddet i ett projekt m h t till gällande byggregler och beställarens önskemål.”1
” Brandskyddsprojektering innebär för oss i första hand att brandskyddet utformas enligt gällande byggregler på ett sätt som är optimalt för våra beställare m h t till skyddseffekt och ekonomi. Inom reglernas ramar finns ofta möjligheter att uppfylla funktionskraven för brandskydd på flera olika sätt.”2
Frågor som rör detta och material härom ingår i kursmaterialet för en internutbildning om brandskyddsfrågor som hölls i januari 2002. På den kursen efterlystes något hjälpmedel för kostnadseffektiva val av brandskydd i konstruktioner, vilket gav uppslag till denna rapport. Projekteringsarbeten ska göras i samråd med beställaren. För att på ekonomiskt bästa sätt välja metod till brandskydd av stålpelare behöver man analysera de olika metodernas användningsområden, då det kan vara svårt att hitta en säker metod utan att använda sig av schabloner eller överdimensionering. För att som konstruktör kunna erbjuda den mest
ekonomiska lösningen till beställaren är en studie kring dessa frågor önskvärd. Därmed kan en lathund vara till hjälp i projekteringen.
En tabell med jämförelse av olika material och dess kostnader gör det lättare att se för vilket pelartvärsnitt och vid vilken brandklass en viss typ av brandskydd är mest lämplig. Att
överdimensionera stålet är ett relativt dyrt sätt att klara brandskyddet och därför vill man hitta mer kostnadseffektiva lösningar för att uppfylla brandskyddskravet på annat sätt.
1.2 Syfte
Syftet med rapporten är att analysera och jämföra olika metoder för brandskydd av stålkonstruktioner. I rapporten tas hänsyn till kostnader för brandskyddets material samt arbetskostnader för montering av detsamma. Med utgångspunkt från myndighetskrav och uppgifter från tillverkare av brandskyddsmaterial ska arbetet mynna i en förteckning där kostnader för brandskydd för varje brandskyddsklass och profil ska kunna utläsas. Rapporten är tänkt att användas av konstruktörer och andra berörda inom byggbranschen.
1.3 Metod
Utgångspunkten i rapporten är fakta om de olika brandskyddsmaterialen –vissa vanligen förekommande fabrikat har valts ut för att få utredningen hanterbar. För att jämförelsen ska bli så realistisk som möjligt görs beräkningarna i rapporten med utgångspunkt från en fritt stående pelare med fyrsidig brandbelastning. Lastberäkningar görs med givna
belastningsförutsättningar från ett för J&W vanligt förkommande projekt. Utifrån dessa
beräkningar väljs sedan lämpliga dimensioner av brandskyddsmaterialet för de olika pelarprofilerna HEA, HEB och VKR med tunt respektive tjockt gods. Därefter jämförs de olika brandskyddsmetoderna gipsinklädnad, inklädnad med fibersilikatskivor,
stenullsisolering och målning sett ur ekonomiskt perspektiv. Materialet sammanställs i en förteckning, vilken är tänkt att fungera som en guide för byggprojektören där denne vid given brandklass kan se vilken metod som lämpar sig bäst för brandskydd av den aktuella pelaren. Prisuppgifter hämtas i huvudsak från Wikells Byggberäkningar (Sektionsfakta) och i vissa fall från tillverkare/leverantör för respektive produkt. Tidsåtgång för målningsarbetet är beräknad av Sandå Måleri, Växjö och tidsangivelser för inklädnad med stenull har angivits av J&W Managements kalkylavdelning i Stockholm. Vissa kostnader för infästningsmaterial har hämtats från tillverkare eller återförsäljare.
Att uppgifter kommer från olika källor medför en osäkerhet i resultatet. I verkliga fall beror kostnaderna även av hur stora mängder det handlar om. I det här fallet är det ett generellt pris per meter pelare som efterfrågas.
Boverkets Byggregler, BBR, utgör utgångspunkten för gällande regler och föreskrifter kring brandskyddsdimensioneringen och ett utdrag ur denna författning återfinns i början av rapporten. Därefter följer en beskrivning av den pelare, med belastningar och övriga
förutsättningar, som ligger till grund för valet av pelardimensioner i arbetet. Lastberäkningar och dimensionering av pelaren görs med hjälp av Stålkalkylatorn, WinStatik från Skanska Software. Se även förklarande text i kapitel 4, Pelardimensionering. Då pelarprofiler valts i erforderlig storlek bestäms isolertjocklek enligt dimensioneringsanvisningar från respektive tillverkare. De flesta material kan dimensioneras på flera sätt och därför finns som bilaga flera tabeller gällande samma material. Slutligen utreds konsekvenserna av brandskydd i de olika brandskyddsmetoderna för resp. pelartvärsnitt och kostnader för brandskyddet jämförs. Resultatet sammanställs i en tabell som för varje brandklass visar den mest kostnadseffektiva metoden.
1.4 Avgränsningar
En aspekt som är aktuell och har betydelse för totalkostnaden ur ett långsiktigt perspektiv är hur de olika brandskyddsmetoderna påverkar miljön, både i tillverkning och arbetsmiljö för de som hanterar materialen, men även vilka konsekvenser de ger för miljön i händelse av brand. Ytterligare en sak att undersöka är hur pelarens tvärsnittsökning värderas. Hur mycket är det värt att hålla det smalt? Dessa frågor har inte kunnat rymmas i detta examensarbete.
Förhoppningsvis kan det ge inspiration till andra studier kring brandskydd.
Jag har i detta arbete inte tagit hänsyn till kostnader för blästring och grundmålning utan förutsätter att detta är lika för alla metoder. Ytbehandling av det monterade
brandskyddsmaterialet är beroende av vilken placering pelaren har och vilket slags
ytbehandling man väljer. På grund av detta har jag inte räknat med sådana kostnader i detta arbete.
2 Brandskydd
I en bärande stålstomme avgörs bärförmågan vid brand av hur varmt stålet tillåts bli. Påverkande faktorer är brandbelastning, lokalens verksamhet och utformning samt antalet dörrar och fönster i lokalen. Då man dimensionerar stålkonstruktioner måste hänsyn tas till stålets minskade hållfasthet i händelse av brand. Hållfastheten minskar på grund av stålets ökade temperatur vid brand och för att klara de krav som finns måste stålet ökas i dimension eller kläs in med ett isolerskikt av något brandhärdigt material. Hur tjockt isolerskiktet måste vara beror av vilken brandskyddsklass konstruktionen tillhör, vilket tvärsnitt pelaren har och naturligtvis också av vilket brandskyddsmaterial som används. Boverket har i sin
författningssamling uppgett de krav som gäller för brandskydd i Boverkets Byggregler, BBR (1998) och i Boverkets Konstruktionsregler, BKR (1998). Dessa regler med tillhörande rådstext ligger till grund för dimensionering av brandskydd.
Det är viktigt att i projekteringsskedet avsätta tid till brandskyddsfrågorna, så att brandskyddet blir tillräckligt och får det utrymme som krävs i konstruktionen. I projekteringen av
brandskydd finns en rad faktorer att beakta och i denna rapport utreds, som tidigare nämnts, brandskyddet av en byggnads bärande pelare. Den pelare som ligger till grund för rapportens dimensioneringsberäkningar är en fiktiv pelare med laster och övriga förutsättningar enligt kapitel 4, Pelardimensionering. Dessa ingångsvärden är till för att kunna jämföra de olika brandskyddsmetoderna så tydligt och rättvisande som möjligt.
Inklädnad av en byggnads stomme minskar skadorna vid brand och risken för ras under och efter branden reduceras. Med brandlarm installerat ökar möjligheterna till snabb upptäckt av brand och snabb utrymning av lokalen samt tidiga insatser av räddningstjänsten. Följden blir minskad risk för brandspridning och smidigare släckningsarbete.3
3 Lagar och föreskrifter
Boverkets Byggregler, BBR (BFS 1998:38) och Boverkets Konstruktionsregler, BKR (BFS 1998:39) är författningar som innehåller föreskrifter och råd till huvudförfattningarna Plan-och bygglagen, PBL (1987:10), Lagen om tekniska egenskapskrav på byggnadsverk m.m., BVL (1994:847) samt Förordningen om tekniska egenskapskrav på byggnadsverk m.m., BVF (1994:1215). Dessa föreskrifter gäller vid uppförande av byggnad, för tillbyggda delar och vid tillbyggnad, mark- och rivningsarbeten, samt för tomter som tas i anspråk för bebyggelse4. Lagstiftningen kring brandskydd återges i Boverkets Byggregler, BBR (1998). Ytterligare regler angående bärförmåga vid brand finns i Boverkets Konstruktionsregler, BKR (1998). I 2§ Byggnadsverkslagen, BVL (1994) står EU:s 2:a väsentliga krav på byggnadsverk Säkerhet
i händelse av brand. I Förordningen om tekniska egenskapskrav på byggnadsverk i
Byggnadsverksförordningen, BVF (1994) finns en fylligare tolkning av kravet införd. Denna tolkning lyder:
Tekniska egenskapskrav på byggnadsverk
4§ Byggnadsverk skall vara projekterade och utförda på ett sådant sätt att:
1. byggnadsverkets bärförmåga vid brand kan antas bestå under en bestämd tid, 2. utveckling och spridning av brand och rök inom byggnadsverket begränsas, 3. spridning av brand till närliggande byggnadsverk begränsas,
4. personer som befinner sig i byggnadsverket vid brand kan lämna det eller räddas på annat sätt, och
5. räddningsmanskapets säkerhet vid brand beaktats.
Beträffande tillämpningen av dessa krav, se VL 4-6 i kapitlet Övergripande regler.
Kraven på brandskydd i BBR har sin grund i EU:s tillämpningsdokument Safety in case of fire5.
Räddningstjänstens insatstid (BBR 5:1) har betydelse för hur stor omfattningen av
konstruktionens fysiska brandskydd behöver vara. Insatstiden innefattar den tid som går från det att insatsstyrkan larmas till dess att det egentliga räddningsarbetet påbörjas.6
Statens räddningsverk har gett ut ett meddelande med rubriken Kommunal
räddningstjänstplan, där lämpliga insatstider för bebyggelse anges. Byggbeståndet delas upp i
grupp I, II och III med normal insatstid under 10, 20 respektive 30 minuter. Koncentrerad centrumbebyggelse, byggnader som är särskilt brandfarliga, vårdinrättningar, hotell, bostadshus högre än 4 våningar och liknande hör till grupp I. Bostadsområden med villor, radhus eller flerfamiljshus lägre än tre våningar, större byar och enstaka större industrier tillhör grupp II och till grupp III räknas enstaka byggnader och gårdar samt mindre byar.7
3.1 Brandskyddsdokumentation
I projekteringsskedet ska en brandskyddsdokumentation upprättas. I denna ska
förutsättningarna för brandskyddets utförande samt brandskyddets utformning redovisas.
Råd: Dokumentationen bör redovisa byggnadens och dess komponenters brandtekniska klasser, brandcellsindelning, utrymningsstrategi, luftbehandlingsinstallationens funktion vid brand och i förekommande fall beskrivning av de brandskyddstekniska installationerna samt plan för kontroll och underhåll8.
Dokumentationen ska redovisa lägstanivån på brandskyddet och förutsättningarna för
brandskyddets utförande ska framgå. Brandskyddsdokumentationen är särskilt viktig då man vill frångå vedertagna utföranden för brandskyddet, se vidare under avsnitt 3.4 Avvikelse från kravnivå. Det kan gälla till exempel små eller få öppningar för brandgasventilation. Vid mindre avvikelser från föreskrifterna kan det räcka med ett godkännande från
byggnadsnämnden enligt BBR 1:2 sista stycket. Exempel på utformning av brandskyddsdokumentation finns i handboken Brandskyddsdokumentation9.
3.2 Brandteknisk klassindelning
I BBR delas byggnader in i brandklasserna Br1, Br2 och Br3. Byggnaden bedöms med hänsyn till dess konstruktion, användning och personbelastning utifrån möjligheterna till utrymning och risken för personskador i det fall byggnaden skulle störta samman.10 Klassindelningen görs efter funktion, där R står för bärförmåga, E för integritet och I för isolering. Dessa beteckningar följs av ett tidskrav till exempel 30, 60 eller 90 minuter vilket anger minsta tid konstruktionen förutsätts stå emot brand med avseende på respektive
funktion. I denna rapport behandlas krav på bärförmågan. Vidare beaktas i denna rapport även klassbeteckningen på materialet: obrännbart, brännbart eller svårantändligt material.11
5 Byggvägledning 6, Brandskydd , sid.11 6 Ibidem, sid.12
7 Ibidem, sid.12
8 BBR avsnitt 5:12, sid.34
9 Byggvägledning 6, Brandskydd, sid.15 10 BBR avsnitt 5:21
I BBR 5:21 grupperas byggnader i brandtekniska klasser enligt följande:
Byggnader där brand medför stor risk för personskador skall utföras i klass Br1. I sådana byggnader ställs de högsta kraven på bl.a. ytskikt samt bärande och avskiljande konstruktioner. Byggnader där brand kan medföra måttlig risk för personskador skall utföras i klass Br2. Övriga byggnader får utföras i klass Br3.
Råd: Byggnader med tre eller flera våningsplan bör utföras i klass Br1. Följande byggnader med två våningsplan bör utföras i klass Br1: - Byggnader med sovande som inte förväntas ha god lokalkännedom.
- Byggnader avsedda för personer som har små förutsättningar att själva sätta sig i säkerhet. - Byggnader med samlingslokal på andra våningsplanet.
Följande byggnader med två våningsplan bör utföras i lägst klass Br2:
- Byggnader avsedda för fler än två bostadslägenheter och där bostads- eller arbetsrum finns i vindsplanet.
- Byggnader med samlingslokaler i markplanet.
- Byggnader som har en byggnadsarea större än 200 m2 och som inte delas i enheter av högst denna
storlek genom brandväggar i lägst klass REI-M60 (se BBR 5:221).
3.3 Utrymningsmöjligheter
Den bärande konstruktionen ska dimensioneras så att möjlighet till utrymning tillgodoses utan risk för personskador. Detta innebär att stommens bärförmåga ska vara så stor att den klarar den tid som förväntas åtgå för att utrymma lokalen/byggnaden.
Enligt BBR 5:31 gäller att:
Byggnader ska utformas så att tillfredsställande utrymning kan ske vid brand. Risken för att personer skadas av nedfallande byggnadsdelar eller genom fall eller trängsel, samt risken för att personer blir instängda i nischer eller återvändsgångar skall särskilt beaktas.
Råd: Tillfredsställande utrymning innebär antingen en fullständig utrymning av samtliga personer som befinner sig i en byggnad eller – vilket har aktualitet för t.ex. vårdanläggningar eller mycket höga byggnader – en förflyttning till en säker flyktplats inom byggnaden för de personer, som befinner sig inom den av brand direkt berörda delen. I det senare fallet måste skydd mot värme och toxiska gaser kunna erhållas under ett fullständigt brandförlopp eller under minst den tid, som i ogynnsammaste fall fordras för att en brand vid aktuella förutsättningar skall vara helt släckt.
Exempel på metoder för dimensionering av utrymningsvägar finns i Boverkets rapport 1994:10 Utrymningsdimensionering. (BFS 1995:17)
3.4 Avvikelse från kravnivå
I vissa fall kan man frångå de generella kraven på brandskydd. Om det till exempel finns sprinklersystem eller utrymningslarm installerat i byggnaden, eller om räddningstjänstens insatstid är mycket liten kan man förutsätta att kraven istället tillgodoses på detta sätt. Avsteg från kraven kan alltså göras så länge säkerheten bibehålls på motsvarande nivå.
I lokaler där det är särskilt viktigt att brand upptäcks tidigt bör det installeras automatiska brandlarm. Till denna kategori hör bland annat sjukhus, hotell för fler än 100 gäster och bostäder för alternativt boende. Utförande av automatiska brandlarm bestäms av regler utformade av Statens räddningsverk, SWELARM och försäkringsbolagen.12
En annan möjlighet är att installera utrymningslarm som meddelar personer i byggnaden att de ska utrymma. Detta behövs i lokaler där personer inte kan förväntas känna till
utrymningsvägarna till exempel varuhus, teater- och biografsalonger mm samt hotell. Även sammanträdesrum i kontor, där flera personer kan förväntas vistas utan att uppmärksamma en
brand som kan spärra utrymningsmöjligheten via korridor e.d. är ett sådant utrymme. Larmet bör installeras om rummet rymmer fler än 30 personer, fler än 10 personer och gångavståndet till närmaste utrymningsväg är längre än 10 meter eller om utrymningsvägen inte kan nås innan kritiska förhållanden uppstår. Föreskrifter och kommentarer för utförande av utrymningslarm finns i Arbetarskyddsstyrelsens kungörelse Utrymning, AFS 1993:56.13 Brandskyddet i rapportens beräkningsdel är dimensionerat under förutsättning att kraven ska klaras utan kompletterande installationer.
3.5 Föreskrifter angående bärförmåga vid brand
Avsnittsnumreringen under 3.5 följer avsnitten i BBR. Därför kan hänvisningar till andra avsnitt ibland syfta till text som ej finns med i rapporten.
5:8 Bärförmåga vid brand 5:81 Allmänt
Bärande konstruktioner skall utformas och dimensioneras så att säkerheten mot materialbrott och mot instabilitet i form av knäckning, vippning, buckling o.d., är betryggande vid brand och föreskriven last. Bärverkens delar, inklusive upplag, fogar, förband o.d., skall därvid utformas så att sammanstörtning inte inträffar under given tidsperiod enligt kraven på brandteknisk klass för byggnadsdelar enligt avsnitt 5:82 med brandpåverkan enligt SIS 02 48 20 (2).
Bärverkens dimensionering får som alternativ även baseras på modell av ett naturligt brandförlopp enligt avsnitt 5:83.
Efter särskild utredning kan, i vissa fall, konsekvenserna av sammanstörtning accepteras. Avsteg från de i tabellerna (a) och (b) i avsnitt 5:821 angivna brandtekniska klasserna kan då göras. Då så sker får
utrymningssäkerheten inte försämras och riskerna för räddningstjänstpersonalen samt påverkan på omgivningen inte öka. Byggnadsdelar för vilka sammanstörtning accepteras skall vara så belägna att de lätt kan identifieras och observeras.
Råd: Exempel på byggnadsdelar som avses i tredje stycket är takfot, balkong och icke brandavskiljande undertak. (BFS 1995:17)
I vissa fall kan en lägre del av en byggnad utföras i lägre brandteknisk klass förutsatt att den högre delens bärförmåga och stabilitet är oberoende av den lägre delens.
Om det för en byggnadsdel finns krav på utförande i en högre brandteknisk klass i avskiljande avseende, skall byggnadsdelen utföras i den högre klassen även i bärande avseende. Bjälklag, som skall utföras i en viss brandteknisk klass i avskiljande avseende, skall ha bärverk i lägst samma klass. Väggar som är avskiljande i en viss brandteknisk klass får stabiliseras av bjälklag enligt avsnitt 5:82.
5 :82 Dimensionering genom klassificering
5 :821 Kravnivå
Byggnadsdelar skall i bärande avseende utföras i den brandtekniska klass som anges i nedanstående tabeller (a) och (b). Därvid får första kolumnen (f≤200) i tabell (a) utan särskild utredning tillämpas för t.ex. bostads- och kontorslägenheter, skolor, hotell, personbilsgarage, livsmedelsbutiker, lägenhetsförråd och jämförbara brandceller. Första kolumnen får även tillämpas vid högre brandbelastning än 200 MJ/m2, om byggnaden förses med
automatisk vattensprinkleranläggning eller om förutsättningar finns för att en brand är helt bekämpad genom räddningstjänstens insatser, senast 60 minuter efter brandutbrottet.
Om det i byggnadsdelen ingår brännbart material, behöver detta endast beaktas i skälig utsträckning vid beräkning av brandbelastning. (BFS 1995:17)
Tabell a. Föreskriven brandteknisk klass i bärande avseende för en byggnad i klass Br1.
Byggnadsdel Brandteknisk klass vid Brandbelastning f (MJ/m2) f ≤200 f ≤400 f >400 1. Vertikalt bärverk samt
stomstabiliserande horisontellt bärverk
a) i byggnad med högst 2 våningsplan R 60 R 120 R 240 b) i byggnad med 3-4 våningsplan
– bjälklag R 60 R 120 R 240 – övriga bärverk R 60 R 120 R 240 c) i byggnad med 5-8 våningsplan
– bjälklag R 60 R 120 R 240 – övriga bärverk R 90 R 180 R 240 d) i byggnad med fler än 8 våningsplan R 90 R 180 R 240 e) under översta källarplanet R 90 R 180 R 240 2. Horisontellt ej stomstabiliserande
bärverk R 60 R 120 R 240
3. Trapplopp och trapplan i trapphus R 30 R 30 R 30
Tabell b. Föreskriven brandteknisk klass i bärande avseende för en byggnad i klass Br2 eller Br3
Brandteknisk klass för Byggnad i klass Byggnadsdel
Br2 Br3
1. Vertikalt bärverk samt
stomstabiliserande horisontellt bärverk
a) bostadshus R 30 R 15 b) annan byggnad än bostadshus R 30 – c) under översta källarplanet1 R 90 R 90
2. Horisontellt ej stomstabiliserande bärverk
a) bostadshus R 30 R 15 b) bottenbjälklag vid bostadslägenheter
över sammanhängande kryputrymme
R 30 R 30 c) annan byggnad än bostadshus R 30 – 3. Trapplopp och trapplan i trapphus under
översta källarplanet R 30 R 30
1Vid högre brandbelastning än 200 MJ/m2 skall tabell (a) tillämpas.
Dimensioneringen kan även göras med brandbelastning som utgångsläge. Tabell över
dimensionerande brandbelastning finns på sidan 186 i Byggvägledning 6, Brandskydd. I detta arbete har ståltemperaturen i dimensioneringen bestämts med standardbrandtemperatur.
4 Pelardimensionering
Dimensionering har gjorts för en fiktiv pelare med för J&W:s projekt vanligt förekommande laster och övriga förutsättningar. Med framräknad pelarlast i de båda belastningsfallen brottgräns och brand har dimensioneringsberäkningarna utförts med hjälp av programmet Stålkalkylatorn från Skanska Software. Den last som använts i datorberäkningarna är lasten enligt avsnitt 4.3 Laster. Övriga ingångsvärden som använts i programmet redovisas i bilaga 18-33 och resultatet finns sammanställt i tabell 4.2 Pelarens bärförmåga och utnyttjandegrad
i resp lastfall och tvärsnitt sid. 9.
4.1 Beräkningsförutsättningar
Dim. lastvärden i brottgränstillstånd enligt BKR 2:321 tabell a, lastkombination 1. I brandlastfallet används reducerade laster enligt BKR 2:321 tabell b, lastkombination 7. Brandlasten Qak är termisk och i denna beräkning antas brandlasten Qak = 0, varför den inte
vidare beaktas.
Alla partialkoefficienter γƒ sätts till 1,0.
Materialets hållfasthetsvärden förhöjs i brandlastfallet genom att γn sätts till 1,0.
Den belastade arean är i exemplet >3*30 m2 (enligt dimensioneringsreglerna för lastgrupp 2, BKR) varför den utbredda lasten får reduceras med faktor β=0,7.
4.2 Förutsättningar för datorberäkningar
Två beräkningar har gjorts för varje pelartvärsnitt- en i brottgränstillståndet och en i
brandlastfallet. I programmet anges säkerhetsklass och hänsyn till toleranser under attribut. γm
och γn =1,0 då man markerar säkerhetsklass Sk1 och försumbara toleranser, vilket gäller för
lastfallet brand. Sk3 ger γn =1,2 och ej försumbara toleranser medför γm=1,1.
I brottgräns markeras Sk3 för samtliga profiler och i lastfallet brand markeras Sk1 för att programmet ska fungera tillfredsställande.
4.3 Laster
Lastberäkningarna redovisas i tabell 4.1 nedan och pelarens bärförmåga vid olika
pelartvärsnitt kan utläsas i tabell 4.2. Redovisning av resultatet från datorberäkningarna finns i bilaga 18-33 för brottgräns- respektive brandlastfallet.
Förutsättningar
Snözon 2 So = 2,0kN/m2, ψΤ=0,7
Sadeltak,αΤ=Τ11° formfaktor µ = 0,8
Karakteristiskt lastvärde, snö: Sk =2,0*0,8 = 1,6 kN/m2
Nyttig last huvudlast: 1,3*(1,0+1,5)*0,7=2,3 kN/m2 Säkerhetsklass: Sk 3
Partialkoefficient huvudlast: γf = 1,3
Övriga variabla laster: γf = 1,0
Lastarea: 37 m2
Tabell 4.1 Pelarens dimensionerande last i brottgräns och brandlastfall.
Lasttillskott Brottgränstillstånd Brandlastfall
Karakteristiskt värde kN/m2 γ f resp. γf*ψ dim. lasttillskott γ f resp. γf*ψ dim. lasttillskott Snölast 1,6 0,7 41,4 0,7 41,4 ET tak 0,3 1,0 11,1 1,0 11,1 ET bjälklag 3,8 1,0 140,6 1,0 140,6 ET pelare vån. 2 2,0 1,0 2,0 1,0 2,0
Nyttig last bunden del 1,0 0,9 33,7 0,7 25,9
Nyttig last fri del 1,5 0,9 50,5 0,4 19,4
ET bjälklag inkl.
överbyggnad 5,5 1,0 203,5 1,0 203,5
Total last på pelare
1 vån 15,7 482,8 444,0
4.4 Valda pelardimensioner
Pelaren ska utföras i HEA-, HEB- och VKR-profil. Den sistnämnda med tunt respektive tjockt gods. I nedanstående tabell redovisas de dimensioner som beaktas vidare i rapporten med beräknad bärförmåga i brottgräns respektive brandlastfall.
Tabell 4.2 Pelarens bärförmåga och utnyttjandegrad i resp. lastfall och tvärsnitt.
Brottgräns Brand Pelarprofil Ncd µµµµ = N/Ncd Ncd µµµµ = N/Ncd HEA 180 498,5 0,97 598,2 0,74 HEB 160 516,8 0,93 620,2 0,72 VKR 120*120-10 562,9 0,86 675,5 0,66 VKR 150*150-5 538,5 0,90 646,2 0,69
5 Brandskyddsmetoder
Stommar av stål byggs idag i stor utsträckning in i väggar (figur 5-1) och bjälklag (figur 5-2). På det sättet vinner man rumsutrymme och behovet av brandskydd minskar markant, då stålet
skyddas av vägg eller bjälklagsmaterialet.
Då pelardimensionen ofta är liten kan den få plats inne i väggen och får då skydd av väggens isolering och skivmaterial. Detta gör att stålets brandskydd är
tillräckligt för att klara brand upp till 90 minuter utan ytterligare åtgärder.14 Står däremot pelaren fritt i rummet måste brandskyddet lösas med ökad ståldimension eller inklädnad av något material. Ibland används också samverkanspelare (figur 5-3), där stålet skyddas av kringgjuten betong.
De metoder som jämförs i denna rapport är inklädnad med gips – både vanlig gipsskiva och ProtectF-skiva,
Promatectinklädnad, inklädnad med stenull samt brandskyddsmålning. Kostnaden för samtliga material
förutsätter att stålet är blästrat och grundmålat. De fabrikat som har studerats är de för J&W vanligast förekommande: Gyproc, Gullfiber, Rockwool och Promatect samt Unitherm. Närmare beskrivning av respektive material återfinns i avsnitt 5.2-5.5. För att jämförelsen ska bli så rättvisande som möjligt hämtas kostnader för material och montering av de olika metoderna i möjligaste mån från Sektionsfakta, Wikells Byggberäkningar, som har jämförbara priser per enhet för de flesta material och arbetsmoment. Dessa prisuppgifter är dock något generaliserade och i det verkliga fallet har totala mängder betydelse för löpmeterkostnaden. För vissa detaljer och något material har kostnaden hämtats från tillverkare eller återförsäljare. Arbetstid för inklädnad med stenull har hämtats från J&W Managements kalkylavdelning i Stockholm.
Stålets kritiska temperatur är det som styr hur brandskyddet ska dimensioneras. Den
dimensionerande ståltemperaturen beror av pelarens utnyttjandegrad. Vid låg utnyttjandegrad accepteras högre temperatur i stålet och profilen kräver relativt liten mängd isolering för att uppfylla brandskyddskraven. Utnyttjas däremot stålet till fullo måste isolertjockleken vara större för att brandskyddet ska vara tillräckligt. Vid dimensionering kan man antingen använda tabellvärden från tillverkaren eller ta fram maximal ståltemperatur med hjälp av Eurocode 3 och bestämma isolertjocklek med hjälp av diagram. Ofta ger detta
tillvägagångssätt ett tunnare isolerskikt, men det är också mer tidskrävande i beräkningsskedet.
Monteringen av de olika brandskyddsskivorna görs enligt föreskrifter från respektive tillverkare. De flesta skivorna monteras med någon sorts skruv eller klammer så att
14 Stålbyggnad sid. 223
Figur 5-1 Samverkansbjälklag.
Figur 5-2 Samverkanspelare, stål och betong.
Figur 5-1 Stålpelare inbyggd i vägg.
isoleringen bildar en fristående låda kring stålet (vilket gör att stålprofilen är helt isolerad från värmeledande material). En annan infästningsmetod är att använda stålstift, vilka skjuts eller svetsas fast i stålpelaren. Vissa isolermaterial kräver en stålregel närmast pelaren för att hålla isoleringen på plats.
En aspekt att ta hänsyn till, som skulle kunna utredas närmare, är ytbehandlingen av brandskyddet och vad den i olika utföranden i så fall ger för tillskott till totalkostnaden.
5.1 Typgodkännande
Isolermaterialen indelas i olika klasser efter brännbarhet. Klassbeteckningarna är obrännbart material, brännbart material och svårantändligt material. Samtliga jämförda isolermaterial i rapporten är typgodkända. Även dimensioneringsanvisningarna är typgodkända, vilket innebär att om man följer tillverkarens dimensioneringsanvisningar kan angivet brandskydd förutsättas.
5.2 Bestämning avisolertjocklek
För att bestämma tjockleken av ett isolermaterial behöver man ingångsdata gällande brandskyddsklass, högsta tillåtna ståltemperatur och profilfaktor F/A (Figur 5-4). Profilfaktorn anger hur brandexponerad stålprofilen är och beskriver hur profilens form, brandisoleringen och anslutande konstruktionsdelar påverkar uppvärmningen av stålet. F står för stålets exponerade omkrets och A är stålets tvärsnittsarea. Ju lägre F/A-värde desto längre tid tar uppvärmningen av stålet. Hur profilfaktorn bestäms varierar något med stålprofil och isolermaterial.15
Behovet av ingångsdata varierar med beräkningsmetod. Det enklaste sättet att bestämma isolertjocklek är att använda sig av tillverkarens standarddimensionering, där man med vetskap om brandklass och ståltvärsnitt läser av ett generaliserat värde i tabell. Ofta är maximal ståltemperatur i dessa tabeller satt till 450°C. Vill man istället ha en specifik
dimensionering för det aktuella fallet kan man med hjälp av stålets utnyttjandegrad ta reda på maximalt tillåten ståltemperatur och med den och profilfaktorn som ingångsvärden bestämma skikttjocklek ur materialspecifika diagram. På detta sätt kan isolertjockleken och därmed materialkostnaden minimeras.
5.3 Målning som brandskydd
I konstruktioner där tvärsnittet inte tillåts öka i storlek är brandskyddsmålning en användbar metod för att brandskydda en pelare. Vid brand sväller färgen upp till ett flera centimeter tjockt skumskikt och isolerar på så sätt stålet. Den färg som jämförts i denna studie är Unitherm Aqua. Färgen marknadsförs i Sverige av Finja Bemix.
Arbetet är tidskrävande och ska utföras av utbildad målare. Färgen appliceras i ett eller flera skikt efter att stålet blästrats och grundmålats med hänsyn till aktuell miljöklass. Det yttersta lagret utgörs av en täckfärg. Valet av färg och utförande ska göras enligt anvisningar från respektive färgleverantör, så att brandskyddets funktion inte påverkas negativt. Färgen kan appliceras med pensel, roller eller spruta antingen på plats eller i verkstad. En
brandskyddsmålad yta får inte kläs in eller tapetseras då detta hindrar färgen från att svälla vid eventuell brand.16
Tunna profiler vid brandmotståndstid över 60 minuter kräver en annan typ av brandskydd för att bibehålla bärförmågan. Vid brandskyddsmålning av pelare exponeras hela profilen. En H-profil och en fyrkantsH-profil får i dimensioneringsberäkningar något olika värden på F/A på grund av profilernas olika geometri. Specifika F/A-värden för respektive profil och metod finns redovisade i aktuella tabeller i bilaga 1-17.
5.4 Inklädnad med gips
Gips består till c:a 25% av vatten. Vid brand frigörs och förångas vattnet (kalcinering) och denna process kräver en stor mängd energi. Tack vare detta ger gips ett bra skydd mot brand, då temperaturhöjningen i stålet fördröjs. Ytskiktet kan målas eller tapetseras och lämpar sig bra som brandskydd då man vill ha en yta som medger målning eller tapetsering. Gipsskivor kan monteras av byggarbetarna och kräver ingen specialkompetens eller speciella verktyg. En annan fördel är att stålet inte behöver förbehandlas för att skyddas med gipsskivor.
Gipsskivor har begränsad
slagtålighet och komplexa detaljer i stommen kräver kringbyggnad. För typgodkännande krävs minst 5 mm luftspalt mot stålfläns. Detta krav uppfylls med hjälp av
tvärsnittsspecifika
monteringsprofiler.(figur 5:6 och 5:7) Gipsskivor tål endast små mängder fukt och ska ej heller utsättas för temperaturer över 45°C under längre tid.
Gipsskivor som finns med i jämförelsen är Gyproc Normal och Gyproc Protect F. Protect F är en brandgipsskiva som har bättre egenskaper för brandskydd än en vanlig gipsskiva. Den har en annan sammansättning som gör att det tar längre tid för det bundna vattnet i skivan att förångas. Protect F-skivan krymper mindre och efter förångningsfasen fungerar den som ett isolerskikt, medan Gyproc Normal spricker upp och ramlar ner. Båda skivorna har en kärna av obrännbart material och ytskikt av kartong och är klassade som tändskyddande beklädnad med ytskiktsklass 1. Om Gyproc Protect F används krävs oftast färre antal skivor vilket medför minskad kostnad för både material och monteringsarbete. Ska flera lager påföras monteras skivorna växelvis så att överlappande hörn bildas, (figur 5:6 och 5:7). Springor större än 3 mm ska tätas med Gyproc Gipsbruk G 66. Tvärskarvar får göras med en förskjutning på 300 mm mellan skivlagen. Vikten hos Normal- respektive Protect F-skivan är 9 kg/m2 respektive 12,7 kg/m2.
5.5 Inklädnad med fibersilikatskiva
Promatect är en fibersilikatskiva som är avsedd för högtemperatur- och brandisolering. Materialet består i huvudsak av cement, kalkfiller och armering av naturliga cellulosafibrer. Promatectskivorna är lätta att montera utan montageprofiler (hörnprofil rekommenderas dock till skivtjocklek 10 och 12 mm) och de tillverkas i olika tjocklekar vilket gör att brandskydd upp till 120 minuter klaras med enkel skiva. Liksom för gipsinklädnad krävs ingen
16 Brandisoleringsmaterial sid. 18 Figur 5-5 Montering av gipsskivor på H-profil. Figur 5-4 Montering av gipsskivor på rörprofil.
förbehandling av stålet. Skivorna är fuktbeständiga, formstabila och hållfasta. Promatect H har en densitet av 870 kg/m3 och Promatect L 450 kg/m3, vilket gör tyngden/skiva jämförbar med gipsskivorna. Vid brand avger materialet inga giftiga gaser. Ytan är slät och kan målas. Rekommendationer kring ytbehandling finns i Promatects byggtekniska anvisning, sidan 11. Promatectskivornas vanligaste användningsområde är just inklädnad av stålkonstruktioner. Oftast görs en fristående låda kring stålprofilen, genom att sammanfoga fyra skivor med skjutdyckert, kamspik eller skruv. För att få fram erforderlig skivtjocklek används
dimensioneringsgång och tabeller i tillverkarens byggtekniska anvisningar. Det finns flera sätt att bestämma skivtjockleken på, både med hjälp av uträknat F/A-värde och med tabell där man vid given brandklass läser av erforderlig tjocklek.
5.6 Inklädnad med stenull
Stenullsskivor har mycket goda brandegenskaper då stenullsfibern tål över 1 000°C.
Materialet är poröst och kräver något slags inklädnad för att få en mer slitstark yta. I de fall en tålig eller behandlingsbar yta önskas är det dock vanligt att man istället väljer den hårdare skivan även till brandskyddet. Stenullsmaterialet passar alla typer av balkar och pelare och den är lätt att komplettera för högre brandklasser. Någon förbehandling av stålytan krävs inte men vid montering med stålstift krävs specialverktyg och kompetens för att hantera detta. De fabrikat som utreds i rapporten är Rockwool Brandskiva 1355-00 från ParocAB och Isover FireProtect 150 respektive 200 från Isover Gullfiber.
Skivorna består av specialtillverkad stenull och finns i tjocklekar från 20 till 100 mm.
Skivornas ytskikt varierar med tillverkare och produkt. Isover har två olika brandskivor, varav den ena har en yta av glasfiberfilt på ena sidan, vilket gör det möjligt att måla direkt på stenullsskivan. Det krävs dock relativt mycket färg för att få ett tillfredsställande resultat. Infästningen på pelaren kan göras på flera olika sätt. Skjutning med stålstift är den snabbaste metoden, men kan enligt monteringsanvisningarna endast användas då godstjockleken i stålet är minst 12 mm. I det här fallet fungerar metoden endast för pelare HEB 160, med en godstjocklek på 13 mm, varför fästmetoden inte finns med i beräkningarna. Tidsåtgången och därmed kostnaderna är desamma som för svetsning.17 Den vanligaste infästningsmetoden är dock att använda sig av svetsning med pinnsvets18. Stålstift svetsas fast på stålpelaren varpå isoleringen trycks fast och förankras med låsbricka. Det finns även möjlighet att använda en specialskruv och på så sätt få en fristående låda kring pelaren (figur 5-5). Gullfibers typgodkännande gäller då man använder Isover FireScrew som fästmetod, men även andra sätt är möjliga att använda.
Pelare med hög profilfaktor (F/A) kräver relativt tjocka stenullsskivor. Om stenull används vid ytskikt i bostäder måste den ytbehandlas då tåligheten mot slag är begränsad.
Ofta används stenull även som ljudisolering i konstruktioner. Jämfört med
ljudisoleringsbehov är erforderlig tjocklek med avseende på brand förhållandevis liten och i och med det uppfylls brandskyddskravet ”på köpet”. En förutsättning för att uppnå uppställda krav i fråga om brand är att materialet monteras enligt hus-AMA eller efter anvisningar från tillverkaren.
17 Enligt Bengt Öh, kalkylator J&W Management, Stockholm
Figur 5-6 Montering med spiralskruv.
6 Resultat/Slutsats
Resultatet delas upp i två sammanställningar där Tabell 1 visar billigaste metod för att klara brandskyddskravet och Tabell 2 visar billigaste metod för att klara samma krav med skivor av hårdare kvalitet. Härledning till de siffror som anges i sammanställningen kan göras i de materialspecifika tabeller som finns som bilagor till rapporten.
Tabell 6.1 Sammanställning lägsta brandskyddskostnad.
Brandklass Profil Billigaste brandskyddsmetod inkl. infästning Total-kostnad Kr/m R30 HEA 180 Rockwool brandskiva 1355-00, 20 mm. 64
R30 HEB 160 Rockwool brandskiva 1355-00, 20 mm. 62
R30 VKR 120*120-10 Rockwool brandskiva 1355-00, 20 mm. 57
R30 VKR 150*150-5 Rockwool brandskiva 1355-00, 20 mm. 60
R60 HEA 180 Rockwool brandskiva 1355-00, 30 mm. 79
R60 HEB 160 Rockwool brandskiva 1355-00, 25 mm. 69
R60 VKR 120*120-10 Rockwool brandskiva 1355-00, 20 mm. 57
R60 VKR 150*150-5 Rockwool brandskiva 1355-00, 40 mm. 84
R90 HEA 180 Rockwool brandskiva 1355-00, 50 mm. 107
R90 HEB 160 Rockwool brandskiva 1355-00, 40 mm 89
R90 VKR 120*120-10 Rockwool brandskiva 1355-00, 40 mm. 78
R90 VKR 150*150-5 Rockwool brandskiva 1355-00, 70 mm. 124
R120 HEA 180 Isover FireProtect150, 60 mm. 311
R120 HEB 160 Rockwool brandskiva 1355-00, 70 mm. 132
R120 VKR 120*120-10 Rockwool brandskiva 1355-00, 50 mm. 89
R120 VKR 150*150-5 Isover FireProtect150, 80 mm. 381 Samtliga skivor är infästa med stålstift.
Tabell 6.2 Sammanställning lägsta brandskyddskostnad med hårda material.
Brandklass Profil
Billigaste Brandskyddsmetod inkl. infästning Total-kostnad Kr/m R30 HEA 180 Promatect H, 10/20 mm. 289 R30 HEB 160 Promatect H, 10/20 mm. 278 R30 VKR 120*120-10 Unitherm Aqua, 1000g/m2 176 R30 VKR 150*150-5 Promatect H, 10/20 mm. 261 R60 HEA 180 Promatect L, 20 mm. 347 R60 HEB 160 Promatect H, 15/20 mm. 281 R60 VKR 120*120-10 Promatect H, 15/20 mm. 259 R60 VKR 150*150-5 Promatect L, 20 mm. 323 R90 HEA 180 Promatect L, 25 mm. 413 R90 HEB 160 Promatect L, 20 mm. 332 R90 VKR 120*120-10 Promatect L, 20 mm. 281 R90 VKR 150*150-5 Promatect L, 30 mm. 440 R120 HEA 180 Promatect L, 40 mm. 611 R120 HEB 160 Promatect L, 25 mm. 394 R120 VKR 120*120-10 Promatect L, 25 mm. 337 R120 VKR 150*150-5 Promatect L, 40 mm. 563 Samtliga skivor infästa med skjutdyckert eller klammer.
Stålets godstjocklek är betydande för brandskyddets omfattning. I tabellerna (Bilaga 1-17), kan utläsas att HEA180 och VKR 150 behöver störst skyddsskikt på grund av sin tunna
godstjocklek, medan HEB160 och VKR 120 klarar sig med ett mindre isolerskikt och därmed är billigare att brandskydda.
6.1 Olika metoders för- och nackdelar
Valet av infästningsmetod har betydelse för brandskyddets totalkostnad. Den största besparingen med avseende på infästningsmaterial är att arbetstiden kan kortas kraftigt. Att skjuta fast en brandskiva går minst dubbelt så fort som att skruva fast den. Mängden som ska behandlas har också betydelse då det krävs kostsamma specialverktyg och viss
specialkompetens för att skjuta fast brandskyddsmaterialet, men själva infästningsmomentet går snabbare på detta sätt. Även valet av dimensioneringsmetod har betydelse för
slutsumman. Väljer man att använda standarddimensionering med maximal tillåten
ståltemperatur 450 °C får man ofta ett väl tilltaget isolerskikt. Dimensionering med högsta tillåtna ståltemperatur baserad på stålets utnyttjandegrad gör att isolerskiktet i många fall kan minskas och därmed får man ett mer kostnadseffektivt brandskydd.
Stenull är i alla brandklasser det billigaste brandskyddsmaterialet. Montering med stålstift gör att arbetstiden per meter pelare blir mycket liten. I tabell 1 visas att Rockwool brandskiva 1355-00 infäst med stålstift är den metod som ger den lägsta brandskyddskostnaden i de flesta fall. För de två pelartvärsnitten med tunt gods i brandklass R120 är materialet i stället Isover FireProtect 150, då Rockwool brandskiva 1355-00 med dessa förutsättningar inte är möjligt att använda. Eftersom båda dessa skivkvaliteter är relativt mjuka och inte medger
ytbehandling är skivornas användningsområde begränsat. Det billigaste sättet att få ett fullgott brandskydd där ytan kan behandlas är att välja Isover FireProtect 150F infäst med stålstift, men då kan tillverkarens typgodkännande inte tillgodoräknas. Vill man ha möjlighet till detta är istället Isover FireProtect 150F infäst med Isover FireScrew ett prisvärt alternativ.
Väljer man Rockwool brandskiva beror skivtjockleken i alla brandklasser utom R30 av vilken dimensioneringsmetod man väljer. Samtliga pelartvärsnitt får tunnare skivor och därmed mindre kostnad om man beräknar enligt maximal ståltemperatur-metoden. Med detta sätt att dimensionera klarar man även VKR 150*150-5 i R90, vilket inte är möjligt med
standarddimensionering. Detta isoleringsmaterial kan ej ytbehandlas, varför det inte går att jämföra rättvist med andra material då man eftersträvar ett ytbehandlingsbart resultat. Vid användning av Gyproc gipsskivor blir antalet skivor detsamma för nästan alla varianter oberoende av vilken dimensioneringsmetod man utnyttjar. Endast i två fall minskar antalet skivor och därmed kostnaden om man använder sig av Dimensionerande ståltemperaturen enligt Gyproc Handbok kapitel 3:51. VKR 120 i R30 får ett billigare skydd med Gyproc Normal. Övriga varianter får ett mer kostnadseffektivt skydd med inklädnad av ProtectF-skivor, som också ger tillräckligt skydd för samtliga profiler i R120. Skivorna fästs med skruv och kräver ett antal monteringsprofiler, vilket gör att totalkostnaderna blir relativt höga trots att skivmaterialet i sig är förhållandevis lågt.
För de flesta fallen får man lägre kostnad med Promatect L jämfört med Promatect H. I brandklass R30 blir dock brandskyddet billigare med Promatect H för alla pelarprofiler, då Promatect L ger en kraftig överdimensionering på grund av att den inte tillverkas i tjocklek under 20 mm. Med de förutsättningar som använts i rapporten är Promatect L dock den fibersilikatskiva som klarar kraven i alla brandklasser. Vid dimensionering av Promatect L blir skivtjockleken densamma oberoende av vilken dimensioneringstabell man använder. Skivorna fästs enklast och billigast med skjutdyckert eller klammer. Infästningsmetoden är dock begränsad till skivor med tjocklek 20 mm och uppåt. Där brandskyddet klaras med tunnare skivor väljer man ofta att montera med två skivor utbytta till 20 mm vilket gör det
möjligt att skjuta fast de tunnare skivorna i de tjockare. På så sätt slipper man också undan de monteringsprofiler som krävs om man väljer enbart de tunna skivorna och skruvinfästning. Brandskyddsmålning med Unitherm Aqua ger tillräckligt skydd i R30 för alla tvärsnitt och endast för VKR120 i brandklass R60. Övriga brandklasser kräver andra typer av brandskydd med de förutsättningar som angivits. För brandskydd av VKR-profilen i brandklass R30 är målning ett prisvärt alternativ, då det krävs relativt lite färg och pelarens tvärsnitt endast ökar marginellt av behandlingen.
Jämförelsen har gjorts med utgångspunkt i en fritt stående fyrsidigt brandbelastad pelare. De lokaler där denna typ av pelare förekommer ofta i offentlig miljö, till exempel skolor. Där kompletteras ofta brandisoleringen med en sprinkleranläggning. På så sätt klarar man brandskyddskraven med en mindre mängd isolering, men de kostnader som redovisas är framtagna med förutsättningen att isolermaterialet ska klara brandskyddskraven på egen hand.
Referenser
Tryckta referenser
Boverkets byggregler, BBR (1998), Karlskrona, Boverket, Upplaga 3:1, ISBN 1100-0856 Boverkets Konstruktionsregler, BKR (1998), Karlskrona, Boverket, Upplaga 3:1,
ISBN 91-7147-455-2
Brandskyddsdokumentation (1997), Svenska Brandförsvarsföreningen
Brandskydd av stålkonstruktioner Allmän del (1991), Stockholm, SBI publ. 127,
Brandskydd av stålkonstruktioner Brandisoleringsmaterial (1992), Stockholm, SBI publ. 129 Byggboken kap 7. – Brand- och ljudisolering, Paroc AB
Ohlson Hans m.fl. (1996), Byggvägledning 6, Brandskydd, Stockholm, AB Svensk Byggtjänst, ISBN 91-7332-775-1
Torsten Höglund (1994), Dimensionering av stålkonstruktioner, K18, Stockholm, Stålbyggnadsinstitutet, Upplaga 1.1, ISBN 91-38-12820-9
Dokumentation del 1 och 2 (2002), J&W Byggprojektering, Utbildning brandskydd
2002-01-23 i Norrköping
Gyproc handbok del A, Bålsta (1997), Gyproc AB, Upplaga 4, G154.01.
Isover FireProtect Brandskydd av bärande stålkonstruktioner (2000), Isover Gullfiber Isover FireProtect Monteringsvägledning/Brukarvägledning för isolering av
stålkonstruktioner (1999), Gullfiber
Konstruktionstabeller TIBNOR (1999), Upplaga 4
Stålbyggnad (1997), Stockholm, Stålbyggnadsinstitutet, publ. 130, upplaga 4,
ISBN 91 85644 83 8
Unitherm Brandskyddsfärg för stålkonstruktioner II, Projekteringsanvisningar, (1999),
Finja Bemix AB
Promatect Brandisolering av stålkonstruktioner (2001), Tepro, publ. 138
Elektroniska referenser
Muntliga referenser
Arndt Michael, Isenta, Malmö 040-680 60 70 Borg Anders, Gyproc, Bålsta 0171-41 54 00 Essve, Stockholm 08-623 61 00
Ferm Magnus, Wikells Byggberäkningar, Växjö 0470-70 19 70 Firma Arne Turesson, Stockholm 08-761 74 40
Holgersson Krister, Sandå Måleri, Växjö 0470-70 70 01 Lindberg Bo, teknisk support, Isover, Billesholm 042-840 00 Nordqvist Ove, Finja Bemix AB, Upplands Väsby 08-594 115 00 Olsson Anders, teknisk support, Paroc AB, Skövde 0500-46 90 00 Pers Arne, Gyproc, Bålsta 0171-41 54 00
Ritzen Carl, Essve Norrköping, 070-586 15 30
Rydén Birgitta, teknisk support, Isover, Billesholm 042-840 00 Åström Ulf, Tepro, Stockholm 08-506 608 00
Bilagor
Bilaga 1 Brandskyddskostnad med Gyproc Normal Bilaga 2 Brandskyddskostnad med Gyproc ProtectF
Bilaga 3 Brandskyddskostnad med Promatect H. Infästning med skruv. Bilaga 4 Brandskyddskostnad med Promatect L. Infästning med skruv.
Bilaga 5 Brandskyddskostnad med Promatect H. Infästning med skjutdyckert eller klammer.
Bilaga 6 Brandskyddskostnad med Promatect L. Infästning med skjutdyckert eller klammer.
Bilaga 7-10 Brandskyddskostnad med Isover FireProtect. Infästning med Isover FireScrew. Bilaga 11-14 Brandskyddskostnad med Isover FireProtect. Infästning med stålstift och
låsbricka.
Bilaga 15 Brandskyddskostnad med Rockwool Brandskiva 1355-00. Infästning med spiralskruv.
Bilaga 16 Brandskyddskostnad med Rockwool Brandskiva 1355-00. Infästning med stålstift och låsbricka.
Bilaga 17 Brandskyddskostnad med brandskyddsfärg Unitherm Aqua. Bilaga 18-33 Redovisning av utförda datorberäkningar.
Brandskyddskostnad med Gyproc Normal. Brandklass Profil Antal skivor Material-åtgång m2/m Material-kostnad Kr/m Tid h/m Arbets-kostnad Kr/m Total-kostnad Kr/m R30 HEA 180 2 1,8 117 0,75 320 437 R30 HEB 160 2 1,7 115 0,75 320 435 R30 VKR 120*120-10 1 0,7 92 0,55 235 327 R30 VKR 150*150-5 2 1,6 113 0,75 320 433 R60 HEA 180 3 2,9 164 0,90 384 548 R60 HEB 160 3 2,7 159 0,90 384 543 R60 VKR 120*120-10 3 2,3 151 0,85 362 514 R60 VKR 150*150-5 3 2,6 157 0,90 384 541 R90 HEA 180 4 4,0 188 1,05 448 635 R90 HEB 160 4 3,8 184 1,05 448 631 R90 VKR 120*120-10 4 3,2 172 1,00 426 598 R90 VKR 150*150-5 4 3,7 182 1,05 448 629 R120 HEA 180 - - - -R120 HEB 160 - - - -R120 VKR 120*120-10 - - - -R120 VKR 150*150-5 - - -
-Dimensionering enligt tabellmetoden, Gyproc Handbok kapitel 3:51, sidan 364,366. Maximal ståltemperatur 450°C.
Brandskyddskostnad med Gyproc ProtectF. Brandklass Profil Antal skivor Material-åtgång m2/m Material-kostnad Kr/m Tid h/m Arbets-kostnad Kr/m Total-kostnad Kr/m R30 HEA 180 1 0,9 108 0,65 277 385 R30 HEB 160 1 0,8 106 0,65 277 383 R30 VKR 120*120-10 1 0,7 101 0,60 256 357 R30 VKR 150*150-5 1 0,8 105 0,65 277 382 R60 HEA 180 2 1,8 145 0,80 341 486 R60 HEB 160 1 0,8 106 0,65 277 383 R60 VKR 120*120-10 1 0,7 101 0,60 256 357 R60 VKR 150*150-5 2 1,7 139 0,80 341 480 R90 HEA 180 2 1,8 145 0,80 341 486 R90 HEB 160 2 1,7 141 0,80 341 482 R90 VKR 120*120-10 2 1,4 131 0,75 320 451 R90 VKR 150*150-5 3 2,7 199 0,95 405 604 R120 HEA 180 3 2,9 207 0,95 405 613 R120 HEB 160 3 2,8 201 0,95 405 606 R120 VKR 120*120-10 3 2,3 186 0,90 384 570 R120 VKR 150*150-5 3 2,7 199 0,95 405 604 Dimensionering enligt tabellmetoden, Gyproc Handbok kapitel 3:51, sidan 364, 366.
Maximal ståltemperatur 450°C.
Brandskyddskostnad med Gyproc ProtectF
Brandklass Profil Profil-faktor F/A Max. ståltemp. °°°°C. skivorAntal Material-åtgång m2/m Material-kostnad Kr/m Tid h/m Arbets-kostnad Kr/m Total-kostnad Kr/m R30 HEA 180 178 513 1 0,9 108 0,65 277 385 R30 HEB 160 140 519 1 0,8 106 0,65 277 383 R30 VKR 120*120-10 140 539 1 0,7 101 0,60 256 357 R30 VKR 150*150-5 251 529 1 0,8 105 0,65 277 382 R60 HEA 180 178 513 1 0,9 108 0,65 277 385 R60 HEB 160 140 519 1 0,8 106 0,65 277 383 R60 VKR 120*120-10 140 539 1 0,7 101 0,60 256 357 R60 VKR 150*150-5 251 529 2 1,7 139 0,80 341 480 R90 HEA 180 178 513 2 1,8 145 0,80 341 486 R90 HEB 160 140 519 2 1,7 141 0,80 341 482 R90 VKR 120*120-10 140 539 2 1,4 131 0,75 320 451 R90 VKR 150*150-5 251 529 2 1,7 139 0,80 341 480 R120 HEA 180 178 513 3 2,9 207 0,95 405 613 R120 HEB 160 140 519 3 2,8 201 0,95 405 606 R120 VKR 120*120-10 140 539 3 2,3 186 0,90 384 570 R120 VKR 150*150-5 251 529 3 2,7 199 0,95 405 604 Dimensionering enligt Dimensionerande ståltemperaturmetoden, Gyproc Handbok kapitel 3:51 sidan 372.
F/A enligt Gyaproc Handbok sidan 370. Maximal ståltemperatur enligt Eurocode 3.
Brandskyddskostnad med Promatect H. Infästning med skruv. Brandklass Profil Profil-faktor F/A Skiv-tjocklek mm Material-åtgång m2/m Material-kostnad Kr/m Tid h/m Arbets-kostnad Kr/m Total-kostnad Kr/m R30 HEA 180 155 10 0,8 160 0,60 256 416 R30 HEB 160 118 10 0,7 151 0,60 256 407 R30 VKR 120*120-10 112 10 0,5 129 0,55 235 364 R30 VKR 150*150-5 209 10 0,7 146 0,55 235 380 R60 HEA 180 155 20 0,8 230 0,70 298 528 R60 HEB 160 118 15 0,7 158 0,65 277 436 R60 VKR 120*120-10 112 15 0,6 125 0,60 256 381 R60 VKR 150*150-5 209 20 0,7 213 0,70 298 511 R90 HEA 180 155 30 - - - - -R90 HEB 160 118 25 0,8 273 0,75 320 593 R90 VKR 120*120-10 112 25 0,6 218 0,70 298 517 R90 VKR 150*150-5 209 30 - - - - -R120 HEA 180 155 35 - - - - -R120 HEB 160 118 30 - - - - -R120 VKR 120*120-10 112 30 - - - - -R120 VKR 150*150-5 209 40 - - - - -Dimensionering enligt tabell 1, sidan 4, Brandisolering av stålkonstruktioner, Promatect, Publ. 138, Jan 2001.
Brandskyddskostnad med Promatect H. Infästning med skruv.
Brandklass Profil Profil-faktor F/A Skiv-tjocklek mm Material-åtgång m2/m Material-kostnad Kr/m h/mTid Arbets-kostnad Kr/m Total-kostnad Kr/m R30 HEA 180 155 10 0,8 160 0,60 256 416 R30 HEB 160 118 10 0,7 151 0,60 256 407 R30 VKR 120*120-10 112 10 0,5 129 0,55 235 364 R30 VKR 150*150-5 209 10 0,7 146 0,55 235 380 R60 HEA 180 155 20 0,8 230 0,70 298 528 R60 HEB 160 118 15 0,7 156 0,65 277 433 R60 VKR 120*120-10 112 12 0,6 145 0,60 256 401 R60 VKR 150*150-5 209 20 0,7 213 0,70 298 511 R90 HEA 180 155 30 - - - - -R90 HEB 160 118 25 0,8 273 0,75 320 593 R90 VKR 120*120-10 112 20 0,6 169 0,70 298 467 R90 VKR 150*150-5 209 30 - - - - -R120 HEA 180 155 35 - - - - -R120 HEB 160 118 30 - - - - -R120 VKR 120*120-10 112 30 - - - - -R120 VKR 150*150-5 209 40 - - - - -Dimensionering enligt tabeller, sid 5-7 , Brandisolering av stålkonstruktioner, Promatect,Publ. 138 Jan 2001.
Brandskyddskostnad med Promatect L. Infästning med skruv.
Brandklass Profil F/A
Skiv-tjocklek mm Material-åtgång m2/m Material-kostnad Kr/m Tid h/m Arbets-kostnad Kr/m Total-kostnad Kr/m R30 HEA 180 155 20 0,8 205 0,65 277 482 R30 HEB 160 118 20 0,7 190 0,70 298 488 R30 VKR 120*120-10 112 20 0,6 151 0,65 277 428 R30 VKR 150*150-5 209 20 0,7 180 0,70 298 479 R60 HEA 180 155 20 0,8 205 0,70 298 503 R60 HEB 160 118 20 0,7 190 0,70 298 488 R60 VKR 120*120-10 112 20 0,6 151 0,65 277 428 R60 VKR 150*150-5 209 20 0,7 180 0,70 298 479 R90 HEA 180 155 25 0,8 264 0,75 320 584 R90 HEB 160 118 20 0,7 190 0,70 298 488 R90 VKR 120*120-10 112 20 0,6 151 0,65 277 428 R90 VKR 150*150-5 209 30 0,7 279 0,80 341 620 R120 HEA 180 155 40 0,9 442 0,90 384 826 R120 HEB 160 118 25 0,8 246 0,75 320 565 R120 VKR 120*120-10 112 25 0,6 197 0,70 298 495 R120 VKR 150*150-5 209 40 0,8 394 0,90 384 778 Dimensionering enligt Brandisolering av stålkonstruktioner, Promatect, publ. 138 Jan 2001.
Brandskyddskostnad med Promatect H. Infästning med skjutdyckert eller klammer. Brandklass Profil Profil-faktor F/A Skiv-tjocklek mm Material-åtgång m2/m Material-kostnad Kr/m Tid h/m Arbets-kostnad Kr/m Total-kostnad Kr/m R30 HEA 180 155 10/20 0,8 161 0,30 128 289 R30 HEB 160 118 10/20 0,7 150 0,30 128 278 R30 VKR 120*120-10 112 10/20 0,5 117 0,27 115 232 R30 VKR 150*150-5 209 10/20 0,7 142 0,28 119 261 R60 HEA 180 155 20 0,8 223 0,35 149 372 R60 HEB 160 118 15/20 0,7 144 0,32 136 281 R60 VKR 120*120-10 112 15/20 0,6 131 0,30 128 259 R60 VKR 150*150-5 209 20 0,7 206 0,35 149 355 R90 HEA 180 155 30 - - - - -R90 HEB 160 118 25 0,8 264 0,37 158 422 R90 VKR 120*120-10 112 25 0,6 209 0,35 149 358 R90 VKR 150*150-5 209 30 - - - - -R120 HEA 180 155 35 - - - - -R120 HEB 160 118 30 - - - - -R120 VKR 120*120-10 112 30 - - - - -R120 VKR 150*150-5 209 40 - - - - -Isolertjocklek enligt tabell 1, sidan 4, Brandisolering av stålkonstruktioner, Promatect, Publ. 138 Jan 2001.
Brandskyddskostnad med Promatect H. Infästning med skjutdyckert eller klammer.
Brandklass Profil Profil-faktor F/A Skiv-tjocklek mm Material-åtgång m2/m Material-kostnad Kr/m Tid h/m Arbets-kostnad Kr/m Total-kostnad Kr/m R30 HEA 180 155 10/20 0,8 161 0,30 128 289 R30 HEB 160 118 10/20 0,7 150 0,30 128 278 R30 VKR 120*120-10 112 10/20 0,5 117 0,27 115 232 R30 VKR 150*150-5 209 10/20 0,7 142 0,27 115 257 R60 HEA 180 155 20 0,8 223 0,35 149 372 R60 HEB 160 118 15/20 0,7 144 0,32 136 281 R60 VKR 120*120-10 112 12/20 0,6 118 0,30 128 246 R60 VKR 150*150-5 209 20 0,7 206 0,35 149 355 R90 HEA 180 155 30 - - - - -R90 HEB 160 118 25 0,8 264 0,37 158 422 R90 VKR 120*120-10 112 20 0,6 162 0,32 136 299 R90 VKR 150*150-5 209 30 - - - - -R120 HEA 180 155 35 - - - - -R120 HEB 160 118 30 - - - - -R120 VKR 120*120-10 112 30 - - - - -R120 VKR 150*150-5 209 40 - - - - -Dimensionering enligt tabeller sidan 5-7, Brandisolering av stålkonstruktioner, Promatect, publ. 138 Jan 2001.
Promatect H tillverkas endast i tjocklek upp till 25 mm. Vid behov av tjockare isolerskikt hänvisas till Promatect L. Endast VKR i brandklasserna R60 och R90 har förändrats jämfört med tabellen ovan.
Då brandskyddsbehovet är mindre än 20 mm används två skivor med erforderlig tjocklek och två 20mm skivor för att kunna fästa de tunnare skivorna med denna metod. Därav två siffror i skivtjocklekskolumnen.
Brandskyddskostnad med Promatect L. Infästning med skjutdyckert eller klammer. Brandklass Profil Profil-faktor F/A Skiv-tjocklek mm Material-åtgång m2/m Material-kostnad Kr/m Tid h/m Arbets-Kostnad Kr/m Total-kostnad Kr/m R30 HEA 180 155 20 0,8 198 0,35 149 347 R30 HEB 160 118 20 0,7 183 0,35 149 332 R30 VKR 120*120-10 112 20 0,6 144 0,32 136 281 R30 VKR 150*150-5 209 20 0,7 173 0,35 149 323 R60 HEA 180 155 20 0,8 198 0,35 149 347 R60 HEB 160 118 20 0,7 183 0,35 149 332 R60 VKR 120*120-10 112 20 0,6 144 0,32 136 281 R60 VKR 150*150-5 209 20 0,7 173 0,35 149 323 R90 HEA 180 155 25 0,8 256 0,37 158 413 R90 HEB 160 118 20 0,7 183 0,35 149 332 R90 VKR 120*120-10 112 20 0,6 144 0,32 136 281 R90 VKR 150*150-5 209 30 0,7 270 0,40 171 440 R120 HEA 180 155 40 0,9 419 0,45 192 611 R120 HEB 160 118 25 0,8 237 0,37 158 394 R120 VKR 120*120-10 112 25 0,6 188 0,35 149 337 R120 VKR 150*150-5 209 40 0,8 371 0,45 192 563 Dimensionering enligt Brandisolering av stålkonstruktioner, Promatect, publ. 138 Jan 2001
